《电力电气设备》课程综合练习题

第一章 绪论

一、选择题

1、目前，我国的总发电装机容量（ ）亿千瓦，居世界第（ ）。

a． 3.9，2

b． 4，2

c． 6.2，2

2、目前，我国电力能源结构中，煤电占（ ），水电占（ ）。

a． 70%以上，20%左右；

b． 60%以上，30%左右；

3、位于系统重要位置，汇集多个系统电源，连接系统高压和中压，电压等级一般为高压330～500千伏。这样的变电所属于（ ）。

a、 枢纽变电所 b、 中间变电所 c、 地区变电所

4、既有变电，又有配电，以交换潮流为主，其系统交换功率的作用，电压一般为中压，电压等级为220~330千伏。这样的变电所属于（ ）。

a、 枢纽变电所 b、 中间变电所 c、 地区变电所

5、通常，将生产和转化电能的、高电压、大电流设备称为（ ）。

a、 一次设备

b、 二次设备

6、起到测量、保护、控制、显示等作用设备称为（ ）。

a、 一次设备

b、 二次设备

7、将电气设备如发电机、变压器、断路器、隔离开关、负荷线路等电气设备按照一定的技术规范连接起来，形成一定生产流程电路，就构成了（ ）。 a、 电气主接线 b、 发电厂 c、 变电所

二、判断题

1、 （对）电力工业要保持与国民经济适度超前发展。 2、 （对）凝气式电厂容量大，效率低（30～40%），一般远离负荷中心。热电厂效率高（60～

70%），靠近负荷中心和居民区。

3、 （对）把燃气发电和蒸汽发电组合起来就是燃气—蒸汽联合循环发电，它有较高的电

能转换效率，受到世界各国重视。 4、 （对）和火电厂比较，核电厂造价高，但运行成本低30～50%。据资料介绍，当电站容

量大于50万千瓦时，核电厂比火电厂经济。

5、 （对）电能从发电厂的发电机输出时，可以直接给用户使用。

三、填空题

1、 既承担功率交换，又兼有供电功能的变电所是 中间变电所 。 2、 发电厂和变电所中，通常把生产和分配电能、流过大电流，承受高电压的的设备称为 一

次设备，如发电机、变压器、断路器等。把测量、控制、保护的设备称为 二 次设备，如电流互感器、仪表等。

3、 为了使发电厂或变电所的配电装置布置简单，运行检修方便，一般升高电压等级不宜

过多，通常以2级电压为宜，最多不应超过 3 级。

第二章 电气主接线

一、选择题

1、 倒闸操作时，如果要对某一回路断电，正确的操作程序是：（ ）

a、 先断开断路器，后断开隔离开关 b、 先断开隔离开关，后断开断路器

c、 无固定顺序要求

2、 在设计主接线时，主要矛盾往往发生在（ ）之间。

a、可靠性与经济性之间

b、经济性与灵活性之间

3、 两台变压器并联运行时，必须绝对满足的条件是变压器的____。（ ）

a、型号相同

b、联接组标号相同 c、变比相等

d、短路电压相等

4、 对于高层建筑、地下建筑等场合，选择变压器的形式应为：（ ）

a、油变压器 b、干式变压器

5、 一般来说，凝汽式火电厂与热电厂相比，效率较 ，容量较 ，距离负荷中心较 。（ ）

a、高；小；远 b、高；大；远

c、低；大；远

d、高；小；近

6、 一般说来，核电厂与或火电厂相比，造价 ，运行成本 。（ ）

a、高；低 b、高；高 c、低；高

7、 6-35kv电网,中性点 ，称为 接地系统。（ ）

a、直接接地；小电流

b、直接接地；大电流

c、不接地或经消弧线圈接地；小电流

8、 适合中性点直接接地的220kV侧变压器绕组接法为：（ ）

a、YN b、Y

c、△

9、 双母线接线采用双母线同时运行时，具有单母线分段接线的特点，____。（ ）

a、因此，双母线接线与单母线与单母线分段接线是等效的 b、但单母线分段接线具有更大的运行灵活性

c、并且两者的设备数量一样

d、但双母线接线具有更大的运行灵活性 10、 下图属于（ ）接线方式。

a、 单母线 b、 单母线分段 c、 单母线加旁路 d、 双母线 e、 单元接线

11、 下图属于（ ）接线方式。

a、 单母线 b、 单母线分段 c、 单母线加旁路 d、 双母线

e、 单元接线

12、 下图属于（ ）接线方式。

a、 单母线

b、 单母线分段 c、 单母线加旁路 d、 双母线 e、 单元接线

13、 下图属于（ ）接线方式。

a、 单母线

b、 单母线分段 c、 单母线加旁路 d、 双母线 e、 单元接线

14、 下图属于（ ）接线方式。

a、 3/2接线

b、 4/3接线 c、 环形接线

15、 下图属于（ ）接线方式。

a、 3/2接线 b、 4/3接线 c、 环形接线 d、 桥形接线

16、 下图属于（ ）接线方式。

a、 单母线 b、 单母线分段 c、 单母线加旁路 d、 双母线 e、 单元接线

17、 下图属于（ ）接线方式。

a、 典型热电厂电气主接线 b、 典型凝汽火电厂电气主接线 c、 水电厂电气主接线 18、 下图属于（ ）接线方式。

a、 典型热电厂电气主接线 b、 典型凝汽火电厂电气主接线 c、 水电厂电气主接线 19、 下图属于（ ）接线方式。

a、 典型热电厂电气主接线

b、 典型凝汽火电厂电气主接线

c、 水电厂电气主接线

20、 两台变压器主接线采用外桥接线时，适合 的场合。（ ）

a、变压器检修频繁

b、断路器检修频繁

21、 两台变压器主接线采用内桥接线时，适合 的场合。（ ）

a、变压器检修频繁

b、断路器检修频繁

22、 假设现有两种电气主接线方案，第一种方案投资大，但运行费用低；第二种方按投资小，但运行费用高。为了对两种方案进行取舍，通常将第一种方案 年节省的运行费用和该方案多投入的资金进行比较，这种方法叫做 法。（ ） a、5，抵偿年限法

b、10，抵偿投资法 c、10，动态比较法

二、判断题

1、 （对）设计电气主接线时，当可靠性和经济性发生矛盾时，首先满足可靠性。 2、 （对）大型三相铁芯式电力变压器的绕组一般有△绕组。

3、 （对）大型三相铁芯式电力变压器的绕组一般采用Y/△（或YN/△）接法。 4、 （对）三相变压器组接成Y/y接法时容量不能大于1800kVA。

5、 （错）电气主接线通常画成三线图的形式。

6、 （对）电气主接线是电力系统网络的重要组成部分。它直接影响系统的可靠性、灵活

性，对电器的选择、电气设备布置、继电保护设置、自动装置配置等都有决定性的关系。

7、 （对）中小型发电厂与系统联系方式应采用弱联系；大型发电厂，与系统的联系应采用强联系。

8、 （错）主接线的可靠性越高越好。

9、 （对）电气主接线的方式主要有两大类：有母线和无母线。

10、 （对）选择变压器时，一般的，对于较重要负荷，要考虑2台以上变压器，变压器容

量按70%原则确定。 11、 （对）变电所中主变压器一般采用三相心式变压器，其容量应根据电力系统5～10年

的发展规划进行选择。

12、 （对）为了提供3次谐波电流通路，大型芯式电力变压器的高、低压绕组一般有△接

法的绕组。

13、 （对）分段母线分段运行、加装母线或出线电抗器可减少短路电流。

三、填空题

1、 发电厂和变电所中，把主要设备连接起来，表明电能送入和分配关系的电路，称为 电气主接线 。

2、 对于电气主接线的基本要求主要有以下内容：可靠性、经济型、灵活性。 3、 为了增加单母线接线的可靠性，可采取以下措施（举两例）： 单母线分段 、 单

母线加旁路 。

4、 旁路母线的作用是 不停电检修断路器 。

5、 在生产实际中，对于双路进线的厂矿企业，在开关柜及母线可靠性满足要求的情况下，

确定主接线方式时，应首先采用 单母线分段 的主接线方式，选择变压器台数选择为 2 台，变压器容量选择，遵循“百分之 70 ”原则。 6、

7、 变电所主变压器容量的确定，一般应按照 10 年发展规划来选择。 8、 热电厂的效率一般在 70%左右 。

9、 并联运行的变压器所分担的工作电流与变压器的 阻抗 成反比。

四、简答题

1、 画出两个电源，四条引出线的单母线带旁路接线的电气主接线图，并写出给旁路母线

充电的操作步骤。 2、 画出双电源进线、单母线单分段电气主接线图（注意元件符号）。正常运行时电源分列运行，一路电源故障或检修时，为保证不间断供电，写出到闸操作过程。 3、 结合自己的工作实践，说说变电所（或发电厂）如何选择主变压器？

4、 一般地，我国对于35Kv以下电力系统，采用中性点不接地（或经消弧线圈接地），又

称小电流接地系统。对于110Kv以上高压电力系统，皆采用中性点直接接地系统。请

说明原因。

答：接地方式的选择，兼顾绝缘成本和供电可靠性。当电压水平很高时，例如对于110-220KV以上，采用大电流接地系统，可以减小绝缘材料成本。绝缘成本高，供电可靠性不须让位于减小绝缘成本。采用中性点接地方式运行，发生单相接地时，另两相对低电压不会升高，因此绝缘材料容易满足；但接地短路的电流大，保护很快动作，一定程度降低了供电可靠性。对于6-35KV供电系统，绝缘容易，可靠性是主要目的。采用小电流接地系统，可以增加供电可靠性。发生单相接地时，另两相对低电压升高3

倍，但电压水平较低，绝缘依旧容易满足，而且因为接地电流不会很大，系统仍然可以继续运行一段时间，增加了供电可靠性。对于低压1KV以下电压供电系统，采用中性点接地运行，可以保证用电安全。此时绝缘不是问题，中性点接地运行，可以平衡大地点位，保护设备很人员安 5、 变电所的选址原则是什么： 答：

1） 尽可能靠近负荷中心；

2） 考虑电源进线方向，偏向电源侧； 3） 进出线方便，设备安装运输方便； 4） 扩建方便，不妨碍其它设备建筑物； 5） 避开腐蚀性、易燃易爆、喷水等危险；

6） 变电所和屋外的建筑物、构筑物符合安全间距。 6、选择属于I类负荷的变压器时，应注意什么？

答：

1） 尽量选择低损耗节能型，如S9系列或者S10系列；

2） 在多尘或者具有腐蚀性气体严重影响变压器安全的场合，选择密闭型变压器或者防腐型变压器；

3） 供电系统中没有特殊要求和民用建筑独立变电所常采用三相油浸自冷式电力变压器；

4） 对于高层建筑、地下建筑、发电厂、化工等单位对消防要求较高的场所，宜采用干

式变压器；

5） 对于电网电压波动比较大的场合，为改善电能质量应采用有载调压电力变压器。 7、说出下图最可能为哪一类型发电厂的电气主接线，并分析其主要特点：

答：

1） 该主接线形式为区域性火力发电厂电气主接线。

2） 4台发电机，两台发电机接220kv（中压）母线，另两台发电机接500kv（高压）母线。

3） 发电机发出负荷主要外送入系统，发电机电压级输出负荷较少。

4） 220kv母线双母线加旁路接线，专用旁路断路器，而且变压器进线回路也接入旁路母线，进一步增加了可靠性。

5） 500kv母线侧采用1台半断路器接线，也具有相当的可靠性。

6） 三绕组自耦变压器既可以作为两升高电压级之间的联络变压器，低压绕组也可以

作厂用电源

8、说出下列主接线形式，分析主要特点。

答：

1） 该电气主接线形式为中型热电厂电气主接线。

2） 该热电厂4台发电机，G1、G2两台发电机负荷主要满足地方负荷，剩余负荷通过三绕组变压器T1、T2送至两个升高电压级110kv和220kv。发电机出口母线采用双母线结构，可靠性得到保证。采用三绕组变压器可以使得当任何一侧故障时，其余两级电压仍可维持联系，保证继续供电。

3） G3、G4两台发电机负荷外送。采用“一机一变”的单元接线，简化接线，节约投

资。

4） 220kv侧母线由于较为重要，出现较多，和系统联系较为密切，故采用双母线接

线。出线侧接旁路母线，并设有专门的旁路断路器。不论哪一条母线或出线断路器出现故障，都可以不停电检修。变压器侧不设旁路母线，因为变压器高压侧断路器一般故障较少，可以和发电机、变压器同时检修。

5） 110kv侧母线采用单母线分段接线，平时分段运行，可减少短路电流。对于重要

用户，可以同时从两段母线上接入，实现双回路供电。

五、计算题

1、 （本题10分）某水电厂主接线设计中，初步选出以下两种方案。其经济指标如下， 如

果以5年作为综合投资回收年限，请用抵偿年限法，决定哪个方案可行。（设平均电价为

解：

t

Q1 Q2U2 U1

800 600395 322

2.7(年)

由此可见，方案1虽然投资高，但多投的资金可以在2.7年以后通过节约损耗（包括电能损耗、折旧费、维修费）得以补偿。所以t小于5年，应该用方案1。

第三章 短路电流

一、选择题

1、 变压器的电抗标幺值等于：（ ）

a、 XB*

Ud%Sj100Sn

b、 XB*

Ud%Un100Sn

2

2、 架空线路的电抗标幺值等于：（ ）

a、 Xl* X0l

SjU

2

j

b、 Xl* X0l

3、 电抗器的电抗标幺值等于：（ ）

a、 Xk*

Xk%100

b、 Xk*

Xk%Ij100In

4、 大电流接地系统两相短路时，短路电流等于：（ ）

(2)

a、

Ik

Uj/2Zk

2

Ik

(3)

(2)(3)b、 Ik Ik

二、判断题

1、 （对）短路时，由于电感的存在，电流不能突变，根据电路理论，必然产生非周期分

量电流。此非周期分量电流不断衰减，总的短路电流最终达到稳态短路电流。 2、 （对）短路发时，短路电流周期分量幅值是固定的，与短路时刻、初相位等因素无关；非周期分量幅值并不是固定的，与短路时刻、初相位等因素有关系。 3、 （对）导体短路时，产热全部用来使导体自身温度升高，可认为是一个绝热过程，但此时导体的比热容和电阻率不是常数。

4、 （对）短路电流非周期分量初始值最大时，短路电流最大，称为最严重短路情况。 5、 （对）短时间内产生大量的热，热量来不及散出，几乎全部用于导体温升，因此导体

温度迅速升高。

6、 （对）短路时，导体的产热全部用于自身温升，可以认为是一个绝热过程。 7、 （对）导体短路时，中间相所受的电动力最大。

8、 （对）短路冲击电流发生在最严重短路发生后的0.01秒。 9、 （对）无限大容量系统短路时，短路电流周期分量不变。

三、简答题

1、 短路电流的危害有什么？ 答：

1） 热损坏

2） 机械损坏

3） 电压降低，停电，影响系统稳定运行；

4） 电磁干扰

2、计算短路电流时，必须确定一个无穷大容量系统，这个无穷大系统的特点是什么？ 答：

1） 端电压保持恒定。发生短路时系统母线电压降低很小，短路点距离电源较远。 2） 系统没有内阻抗（或可以忽略）。电力系统阻抗小，小于短路回路总阻抗的5%-10%。 3） 容量无限大。供配电系统容量小，与电力系统相比容量小的多。

3、为了限制短路电流不致过大，电气主接线的设计及运行过程中，通常采取哪些措施？ 答：

1） 合理的选择电气主接线形式

2） 合理的调配，保证变压器、发电机等的分列运行，减少短路电流； 3） 加装限流电抗器

4） 采用低压分裂绕组变压器 4、最严重短路的条件是什么？ 答：

1） 电压初相角等于零。

2） 短路前的负载电流等于零或功率因数等于零。

5、什么是冲击短路电流？在设备选择时有什么意义？

答：最严重短路发生后半个周期（0.01秒）时的短路电流值称为短路冲击电流。此时

电流的幅值最大。该电流常用来校验电气设备的动稳定性。

第四章 导体的发热和电动力

一、选择题

1、 导体正常工作时，最高工作温度（ ），室外导体不超过（ ）。此温度称导体的长期发

热允许温度。

a、 70C 80C

b、 200C 300C

2、 热稳定是指电器通过短路电流时，电器的导体和绝缘部分不因短路电流的热效应使其

温度超过它的____而造成损坏妨碍继续工作的性能。（ ） a、长期工作时的最高允许温度 b、短路时的最高允许温度

3、 导体短路时通过短路电流，短路时的最高允许温度可高于正常运行时的最高允许温度，

对硬铝及铝锰合金可取（ ），硬铜可取（ ）。 a、 70oC 80 oC

b、 200oC 300 oC

4、 关于导体的发热和散热，以下说法错误的是:( )

a、 导体表面光滑，散热效果好。

o

o

o

o

b、 导体表面涂深色漆，散热效果好。 c、 导体竖放，散热效果好。

5、 当导体的固有频率落在哪个频率范围时，它的电动力的动态应力系数β>1。( )

a、 50-60 Hz b、 35-135 Hz

6、 水平排列、间距相同的三根导体，两边分别为流过A相、C相，中间B相电流。三相对

称短路时，受力最大的一相为：（ ）

a、A相

b、B相 c、C相

二、判断题

1、 （错）导体的散热，有传导、对流、辐射三种方式，其中主要通过传导和对流散热。辐射散热很少，一般可以忽略。

2、 （对）导体的温升过程是按指数曲线变化，大约经过1个温升时间常数，达到稳定温

升。 3、 （错）导体额定运行时，导体温度一直升高。

4、 （对）导体的恒定温升只与导体电流平方、电阻大小成正比，与导体的散热系数、导

体面积呈反比，与导体的初始温度无关。

三、填空题

1、 导体正常运行时，发热主要来自导体的 电阻 损耗。

四、简答题

1、 简述高压断路器灭弧方式有哪些？

答：

5） 利用灭弧介质

6） 采用特殊金属材料作为灭弧触头 7） 气体吹或油吹 8） 采用多断口熄弧

9） 采用金属灭弧栅磁吹作用灭弧 10） 11）

利用固体介质灭弧栅灭弧

操动机构也有助于触头迅速分离，利于灭弧。

2、何谓纵吹灭弧？横吹灭弧？哪种灭弧效果较好？

答： 3、可以直接用隔离开关进行分合操作的电器有哪些？

答：

1） 空载导线、母线、电缆；

2） 避雷器；

3） 电压互感器等电流不超过5A的电器。

4、运行中为什么不允许电流互感器二次回路开路？为什么不允许电压互感器二次回路短

路？

答：副边电流的去磁作用消失，原边电流全部变为励磁电流，使得铁心磁通大大饱和，而且磁通波形畸变严重。饱和的磁通使得铁心发热严重，甚至烧坏铁心线圈。畸变的磁通使原副绕组感应出很高的电压，容易使绕组绝缘击穿。 5、 断路器的选择、校验项目是什么？

1） 型式选择。 2） 额定值选择。 3） 热稳定校验。 4） 动稳定校验。

5） 开断、关合电流校验。

6、 简要说明校验电器的动稳定和热稳定的方法。

答:校验动稳定是，校验电器的最大通过电流是否大于安装地点的最大短路电流，校

验热稳定时，校验电器的I2t是否大安装地点的热效应Q

t

K

。

五、计算题

1、 发电机出线铝导体型号为LWY-100*8,正常工作电压为Un=10.5KV，正常负荷电流为

IW=2000A。正常负荷时，导体的温度为θi=50℃。继电保护动作时间为tpr=1s,断路器全

开断时间为tab=0.2s。短路电流I”=32KA,I0.6=25KA,I1.2=15KA。 （1） 校验导体的热稳定。

（2） 求导体的单位长度受力最大值。

（3） 若只考虑满足导体的热稳定要求，不计集肤效应因素，求导体的最小截面积。 附表一：非周期分量等效时间T的确定

公式提示：

tK tpr tabQp

tk12

(I 10Itk Itk)

2

2

2

2

2

Qnp TI

Qk Qp QnpAf

1S

2

Qk Ai

7

Fmax 1.73 10ish

2

1a

(N/m)

解：

1）校验导体的热稳定

（1）求短路电流的热效应Qk 短路电流通过的时间

tK tpr tab 1 0.2 1.2s

1.212

短路电流周期分量热效应 Q

p

tk12

(I 10Itk Itk)

2

222

(32

2

10 25

2

15) 749.9(kA)s

22

短路电流非周期分量热效应根据短路点可知，非周期分量等效时间等于0.2s

222

Qnp TI 0.2 32 204.8(kA)s 短路电流热效应 Qk

Qp Qnp 749.9 204.8 754.7(kA)s

2

（2）求导体最高发热温度